Carbohidratos

Luis Huamn (Coordinador), Ral Loayza, Jos Gabriel Ortega

BIOQUMICA, BIOLOGA CELULAR Y MOLECULAR 1 (BB1)

ESCUELA DE MEDICINA UPC 2015-1

Carbohidratos

Concepto 1:

Los carbohidratos son aldehdos o cetonas polihidroxi.

Concepto 2:

El enlace glucosdico es de tipo covalente.

Concepto 3:

Los carbohidratos forman parte de todos los

organismos vivientes.

Concepto 1:

Los carbohidratos son

aldehdos o cetonas

polihidroxi.

Carbohidratos - Funciones

Los compuestos orgnicos ms abundantes sobre la

Tierra.

Funciones:

Almacenan energa qumica (Almidn y Glucgeno).

Estructura de apoyo de las plantas (Celulosa)

Paredes celulares bacterianas (Peptidoglucano)

Exoesqueleto de Artrpodos (Quitina)

Componente de cidos nucleicos (Ribosa y Desoxirribosa)

Pequeos carbohidratos median la comunicacin de clula

a clula en la membrana del plasma.

Tipos de sangre A, B, O determinados mediante

carbohidratos especficos de vinculacin de membranas.

Carbohidratos - Caractersticas

A menudo se hace referencia a los carbohidratos

como sacridos debido al sabor dulce de los

miembros ms simples de la familia (los azcares)

Latn: saccharum = azcar

Muchos miembros de esta clase tienen la frmula

Cn(H2O)m (hidratos de carbono)

Los carbohidratos son:

Polihidroxialdehdos

Polihidroxicetonas

Carbohidratos - Clasificacin

Los carbohidratos pueden clasificarse en Monosacridos,

Oligosacridos y Polisacridos:

a disaccharide a trisaccharide

a cyclic oligosaccharide

a polysaccharide

disacrido trisacrido

Oligosacrido

cclico

poliscarido

Monosacridos - Caractersticas

Azcares simples.

Clasificados segn:

Nmero de carbonos

Los prefijos tri-, tetra-, penta-, etc., indican el nmero de tomos de

carbono en la cadena.

Pentosa: C5H10O5 Hexosa: C6H12O6

Naturaleza del grupo carbonilo

Aldehdo o Cetona

El sufijo -osa indica que una molcula es un carbohidrato.

Monosacridos - Estructura

Pruebas para diferenciar aldehdos de cetonas

R-CHO + 2[ Ag(NH3)2 ]+ + 3(OH)-

Aldehdo Reactivo de Tollens

R-COO- + 2Ag + 2H2O + 4NH3

Espejo de plata

R-CHO + [ 2Cu+2 + 2(OH)- ] R-COOH + Cu2O

Aldehdo Reactivo de Benedict Rojo ladrillo

Estructuras qumicas de los carbohidratos

Estructura de lneas y cuyas

Proyeccin de

Fisher

Conformacin

de Haworth Conformacin

en silla

Formacin de estructura de Haworth

Estructura y clasificacin de monosacridos

Configuracin D y L en los monosacridos

Formacin de y azcares

CHO

CHOH

CH2OH

CH2OH

C

CH2OH

O

glyceraldehyde(an aldotriose)

dihydroxyacetone (a ketotriose)

Nota: la dihidroxiacetona no tiene centro quiral y no es pticamente activa.

Sin embargo, el gliceraldehdo tiene un carbono quiral y puede existir como

un par de enantimeros.

*

gliceraldehdo

(una aldotriosa)

dihidroxiacetona

(una cetotriosa)

Monosacridos - Triosas

D-ribose 2-deoxy-D-ribose

CHO

C

C

C

CH2OH

OH

OH

OH

H

H

H

CHO

C

C

C

CH2OH

H

OH

OH

H

H

H

(an aldopentose)

D-ribosa y 2-desoxi-D-ribosa son las pentosas ms abundantes

en el mundo biolgico.

Son los elementos bsicos esenciales de los cidos nucleicos.

D-ribosa en ARN, 2-desoxi-D-ribosa en ADN.

D- ribosa

(aldopentosa)

2- desoxi-D-ribosa

Monosacridos - Pentosas

D-glucose(an aldohexose)

CHO

C

C

C

C

OH

H

OH

H

HO

H

H OH

CH2OH

CHO

C

C

C

C

OH

H

H

H

HO

HO

H OH

CH2OH

CH2OH

C

C

C

C

O

H

OH

HO

H

H OH

CH2OH

D-galactose D-fructose(a ketohexose)(C-4 diastereomer of glucose)

Las tres hexosas ms abundantes en el mundo biolgico son

D-glucosa, D-galactosa y D-fructosa.

D- glucosa

(aldohexosa)

D- galactosa (C4 diastereoismero de la glucosa)

D- fructosa

(cetohexosa)

Monosacridos - Hexosas

Principales formas en equilibrio en solucin acuosa:

CH2OH

C

C

C

C

O

H

OH

HO

H

H OH

CH2OH

O CH2OH

OH

HO

OH

HO

O OH

CH2OH

HO

OH

HO

O OHHOCH2

CH2OH

OH

HOHO

OH

OH

HOCH2 CH2OHOopen-chain form (0.01%)

-D-fructopyranose (57%)

-D-fructofuranose (31%)

-D-fructopyranose (3%)

-D-fructofuranose (9%)

**

**

-D-fructopiranosa

(3%)

-D-fructofuranosa

(9%)

-D-fructofuranosa

(31%)

-D-fructopiranosa

(57%)

Forma de cadena

abierta (0.01%)

Monosacridos - Fructosa

Mutarrotacin de la glucosa

O

OH

OH

OH

CH2OH

HO

O

OH

OH

CH2OH

OH

HO

-D-glucopyranose -D-glucopyranose

* *

CHO

OH

OH

OH

CH2OH

HO

open form (0.02%)

(36%) (64%)

Forma abierta

(0.02%)

-D-glucopiranosa

(64%)

-D-glucopiranosa

(36%)

Monosacridos - Glucosa

Concepto 2:

El enlace glucosdico es

de tipo covalente.

Enlaces glucosdicos

Reacciones de condensacin e hidrlisis

glucosa glucosa maltosa agua

2 monosacridos un disacrido

Formacin de un disacrido

Reaccin de deshidratacin (Condensacin)

Glucosa

Maltosa

Fructosa Sucrosa

Glucosa Glucosa

Deshidratacin para

formar maltosa

Deshidracin para

formar sucrosa

14 glycosidic

linkage

12 glycosidic

linkage

Reaccin de hidratacin (Hidrlisis)

Concepto 3:

Los carbohidratos

forman parte de todos

los organismos

vivientes.

MALTOSA = Glucosa + Glucosa

SACAROSA = Glucosa + Fructosa

LACTOSA = Glucosa + Galactosa

Disacridos importantes

Maltosa

La maltosa consiste en dos molculas de glucosa unidas

mediante un enlace glicsido entre el carbono-1 (el carbono

anomrico) de una glucosa y el carbono-4 de la segunda glucosa

(un enlace glicosdico -1,4).

O

OH

OH

CH2OH

O O

CH2OH

OH

OH

OH

HO

-maltose

-D-glucose unit-D-glucose unit

puede

mutarrotar

La maltosa es

un azcar

reductora.

-maltosa

Unidad de glucosa -D Unidad de glucosa -D

Disacridos - Maltosa

La lactosa es el principal azcar en la leche. Compone alrededor

del 5-8% de la leche humana y 4-6% de la leche de la vaca.

La hidrlisis de la lactosa produce glucosa y galactosa.

En la lactosa, una unidad de galactopiranosa se une mediante un

enlace -glicosdico al carbono-4 de la glucopiranosa.

Note que la lactosa es

un azcar reductora.

O

CH2OH

OH

OH

O

OH

OH

CH2OH

O

OHHO

-lactose

-D-glucose unit

-D-galactose unit

Unidad de -D glucosa

Unidad de -D galactosa

-lactosa

Disacridos - Lactosa

La sacarosa (azcar de mesa) es el disacrido

ms abundante en el mundo biolgico.

Se obtiene principalmente del jugo de la

caa de azcar y de la remolacha azucarera.

En la sacarosa, el carbono-1 de la glucosa se

une al carbono-2 de la fructosa mediante un

enlace 1,2-glicosdico.

-D-glucopyranose unit

-D-fructofuranose unit

O

CH2OH

HO

OH

HOCH2O

HO

O

CH2OH

OH

HO

sucrose

Nota: puesto que los carbonos anomricos de la

glucosa y de la fructosa participan en la formacin

del enlace glicosdico, la sacarosa no es un

azcar reductora.

Unidad de -D- glucopiranosa

Unidad de -D- fructofuranosa

sucrosa

Disacridos - Sacarosa

El almidn es el carbohidrato de reserva en las plantas.

Se encuentra en todas las semillas de plantas y tubrculos y es la

forma en que la glucosa se almacena en las plantas para su uso

posterior.

El almidn se compone de dos polisacridos principales:

~20% amilosa (soluble en agua)

~80% amilopectina (no soluble)

La hidrlisis slo da glucosa

Polisacridos - Almidn

Un polmero lineal de hasta 4000 monmeros de glucosa unidos

por enlaces -1,4-glicosdicos.

O

OH

OH

CH2OH

O O

CH2OH

OH

OH

O

OH

OH

CH2OH

O O

CH2OH

OH

OH

OO

(14)

amilosa

Polisacridos Almidn - Amilosa

Un polmero altamente ramificado con cadenas de 2430 unidades de

glucosa unidas mediante enlaces -1,4-glicosdicos y puntos ramales

creados por enlaces -1,6-glicosdicos.

O

OH

OH

CH2O O

CH2OH

OH

OH

O

OH

OH

CH2OH

O O

CH2OH

OH

OH

OO

O

OH

OH

CH2OH

O

O

O

CH2OH

OH

OHO

(14)

(16) amilopectina

Polisacridos Almidn - Amilopectina

Polisacridos - Celulosa

La celulosa es el compuesto orgnico ms abuntante sobre la Tierra.

El algodn es casi celulosa pura.

La celulosa es un polmero lineal de hasta 3000 monmeros de

glucosa unidos mediante enlaces -1,4-glicosdicos.

OH

OH

CH2OH

O

O

OH

OH

CH2OH

O

O

O

O

CH2OH

OH

OH

(14)

cellulose celulosa

Formacin de la pared celular en clulas vegetales

Polisacridos - Glucgeno

El glucgeno es el

carbohidrato de reserva para

los animales.

Como la amilopectina, el

glucgeno es un polmero no

lineal de glucosa unido

mediante enlaces -1,4- y -1,6-glicosdicos.

Pero tiene un peso molecular

menor y una estructura an

ms ramificada (cada 1218

unidades):

Polisacridos - Quitina

.

Papa Hgado Alga Garrapata

almidn glucgeno celulosa quitina

Polisacridos importantes

Heparina

Gentamicina

Heparina y Gentamicina

Conclusiones

Cul es la naturaleza qumica de los

carbohidratos?

Cmo se forman las cadenas de

monosacridos?

Cules son los carbohidratos que forman parte

de los organismos vivientes?

Captulo 16

Secciones 1; 2; 3; 4; 8; 10; 12; 13;

14; 15.

Fundamentos de Qumica Orgnica

Paula Yurkanis Bruice

Sugerencias para leer en el texto